Os ETFs Bitcoin Spot dominaram as discussões nas últimas semanas. Com tudo isto resolvido, a atenção da comunidade voltou a centrar-se na construção da Bitcoin. Isto significa responder à eterna questão: "como melhorar a programabilidade do Bitcoin?"

As Bitcoin L2 são atualmente a resposta mais promissora a esta questão. Este artigo compara os Bitcoin L2s com esforços anteriores e discute alguns dos projectos Bitcoin L2 mais promissores. O artigo aborda em seguida oportunidades interessantes de arranque que são relevantes para os Bitcoin L2.

Os fundadores de empresas em fase de arranque que estejam interessados em criar projectos centrados na Bitcoin são encorajados a contactar-me e a candidatar-se à Alliance.

Defender a Bitcoin sem permissões

Uma vez que muitos investidores podem agora obter exposição ao Bitcoin através de um produto regulamentado, podem utilizar o BTC numa infinidade de produtos TradFi, tais como negociação alavancada, empréstimos garantidos, etc. No entanto, estes produtos não utilizam BTC nativo. Em vez disso, utilizam uma representação TradeFi do BTC que é controlada pelos emitentes, enquanto o BTC nativo é bloqueado pelos depositários. Com o passar do tempo, o TradeFi BTC pode tornar-se a principal forma de deter e utilizar o BTC, convertendo-o de um ativo descentralizado e sem permissões em apenas mais um ativo controlado por Wall Street. Os produtos sem permissão nativos do Bitcoin são a única forma de resistir à captura do Bitcoin pelo antigo sistema financeiro.

Criar produtos nativos Bitcoin

Aplicações L1

Houve muitas tentativas de implementar funcionalidades adicionais no L1. Estes esforços têm-se centrado na utilização da capacidade das transacções Bitcoin para transportar dados arbitrários. Estes dados arbitrários podem ser utilizados para implementar funcionalidades adicionais, por exemplo, emitir e transferir activos e NFTs. No entanto, estas funcionalidades não fazem parte do protocolo Bitcoin, mas requerem software adicional para interpretar estes campos de dados e atuar sobre eles.

Estes esforços incluem Colored Coins, Omni Protocol, Counterparty e, recentemente, Ordinals. A Omni foi inicialmente utilizada para emitir e transferir Tether (USDT) na Bitcoin L1 antes de se expandir para outras cadeias. A Counterparty é a tecnologia subjacente aos selos Bitcoin e aos tokens SRC-20. Ordinals é atualmente o padrão de facto para a emissão de NFTs e tokens BRC-20 em Bitcoin usando inscrições.

Os ordinais têm sido um enorme sucesso, tendo gerado mais de 200 milhões de dólares em comissões desde a sua criação. Apesar desse sucesso, os ordinais estão limitados à emissão e transferência de activos. Os ordinais não podem ser utilizados para implementar aplicações no L1. Aplicações mais complexas, por exemplo, AMMs, e Lending, são quase impossíveis de construir devido às limitações do Bitcoin Script, a linguagem de programação nativa do Bitcoin.

BitVM

Um esforço único para expandir a funcionalidade do Bitcoin L1 é o BitVM. O conceito baseia-se na atualização Taproot para Bitcoin. O conceito do BitVM é expandir a funcionalidade do Bitcoin através da execução de programas fora da cadeia com a garantia de que a execução pode ser desafiada na cadeia através de provas de fraude. Embora possa parecer possível que o BitVM possa ser usado para implementar lógica arbitrária fora da cadeia, na prática o custo de execução da prova de fraude no L1 cresce rapidamente com o tamanho do programa fora da cadeia. Esta questão limita a aplicabilidade do BitVM a problemas específicos, como a ponte BTC com confiança minimizada. Muitos dos futuros Bitcoin L2s aproveitam o BitVM para a implementação da ponte.

Diagrama simplificado do funcionamento do BitVM

Cadeias laterais

A outra abordagem para resolver a programabilidade limitada do Bitcoin foi utilizar sidechains. As sidechains são cadeias de blocos independentes totalmente programáveis, por exemplo, compatíveis com EVM, que tentam alinhar-se com a comunidade Bitcoin e prestar serviços a esta comunidade. Rootstock, Blocksteam's Liquid e Stacks V1 são exemplos destas sidechains.

As Bitcoin Sidechain existem há anos e, em geral, têm tido pouco sucesso em atrair utilizadores de Bitcoin. Por exemplo, a Liquid tem menos de 4500 BTC ligados à sidechain. No entanto, algumas das aplicações DeFi que foram construídas com base nestas cadeias obtiveram algum sucesso. Os exemplos incluem Sovryn em Rootstock e Alex em Stacks.

Bitcoin L2s

Os Bitcoin L2s estão a tornar-se o ponto de foco para a construção de aplicações sem permissão baseadas em BTC. Podem oferecer as mesmas vantagens de uma sidechain, mas com garantias de segurança que são derivadas da camada de base do Bitcoin. Há um debate contínuo sobre o que representa verdadeiramente um Bitcoin L2. Neste artigo, evitamos este debate, mas discutimos as principais considerações sobre a forma de tornar uma L2 suficientemente acoplada à L1 e discutimos alguns dos projectos promissores de L2.

Os requisitos do Bitcoin L2

Segurança a partir do L1

O requisito mais importante para um Bitcoin L2 é derivar a sua segurança da segurança do L1. A Bitcoin é a cadeia mais segura e os utilizadores esperam que essa segurança se estenda à L2. Por exemplo, este já é o caso da Lightning Network.

É por esta razão que as sidechains são classificadas como tal, pois têm a sua própria segurança. Por exemplo, o Stacks V1 dependia do token STX para a sua segurança.

O requisito de segurança é difícil de alcançar na prática. Para que o L1 proteja um L2, o L1 precisa de ser capaz de efetuar determinados cálculos para validar o comportamento do L2. Por exemplo, os rollups do Ethereum derivam a sua segurança do L1 porque o L1 do Ethereum pode verificar uma prova de conhecimento zero (rollup zk) ou verificar uma prova de fraude (rollup otimista). Atualmente, a camada de base da Bitcoin não tem capacidade de computação para fazer qualquer uma destas coisas. Há propostas para adicionar novos opcodes ao Bitcoin que permitiriam à camada de base validar ZKPs submetidos por rollups. Para além disso, propostas como a BitVM tentam implementar formas de implementar provas de fraude sem alterações à L1. O desafio do BitVM é que o custo das provas de fraude pode ser extremamente elevado (centenas de transacções L1), limitando as suas aplicações práticas.

Outro requisito para alcançar a segurança de nível L1 para o L2 é que o L1 tenha um registo imutável das transacções L2. Este é o chamado requisito de disponibilidade de dados (DA). Permite a um observador que apenas monitoriza a cadeia L1 validar o estado L2. Com as inscrições, é possível incorporar um registo dos TXs L2 no bitcoin L1. No entanto, isto cria outro problema que é a escalabilidade. Com um limite de tempo de bloco de 4MB a cada ~ 10 minutos, o Bitcoin L1 tem uma taxa de transferência de dados limitada a ~ 1,1 KB/s. Mesmo que as transacções L2 sejam altamente comprimidas para cerca de 10 bytes/tx, a L1 só pode suportar um débito L2 combinado de ~ 100 tx/s, assumindo que todas as transacções L1 são para armazenar dados L2.

Ligação em ponte minimizada pela confiança a partir de L1

Nos L2s do Ethereum, a ligação em ponte de e para o L2 é controlada pelo L1. Fazer a ponte para o L2, também conhecido como Peg-in, significa, na verdade, bloquear o ativo no L1 e cunhar uma réplica desse ativo no L2. No Ethereum, isto é conseguido através do contrato inteligente L2 native-bridge. Este contrato inteligente armazena todos os activos que estão ligados ao L2. A segurança do contrato inteligente deriva dos validadores L1. Isto torna a ligação em ponte para L2s segura e com confiança minimizada.

No Bitcoin, não é possível ter uma ponte que seja protegida por todo o conjunto de mineiros L1. Em vez disso, a melhor opção é ter uma carteira multi-sig que armazene os activos L2. Por conseguinte, a segurança da ponte L2 depende da segurança multi-sig, ou seja, do número de signatários, da sua identidade e da forma como as operações de peg-in e peg-out são protegidas. Uma abordagem para melhorar a segurança da ligação em ponte L2 consiste em utilizar múltiplos multi-sigs em vez de um único multisig que contenha todos os activos da ligação em ponte L2. Exemplos disto incluem o TBTC, onde os signatários multisig têm de fornecer garantias que podem ser cortadas se fizerem batota. Do mesmo modo, a ponte BitVM proposta exige que os signatários multisig forneçam uma garantia de segurança. No entanto, neste multisig, qualquer um dos signatários pode iniciar uma transação de peg-out. A interação peg-out é protegida por provas de fraude BitVM. Se o signatário cometer um comportamento malicioso, outros signatários (verificadores) podem apresentar uma prova de fraude no L1 que resulta na eliminação do signatário malicioso.

Cenário do Bitcoin L2s

Resumo da comparação dos projectos Bitcoin L2

Cadeia de distribuição

A Chainway está a construir um rollup zk em cima da Bitcoin. O rollup Chainway usa o Bitcoin L1 como uma camada DA para armazenar os ZKPs e as diferenças de estado do rollup. Além disso, o rollup utiliza a recursão de provas, de modo que cada nova prova agrega a prova que foi publicada no bloco L1 anterior. A prova também agrega "Transacções Forçadas" que são transacções relacionadas com L2 que são transmitidas em L1 para forçar a sua inclusão em L2 . Esta conceção tem algumas vantagens

1. As Transacções Forçadas garantem que o sequenciador de rollups não pode censurar as transacções L2 e dão ao utilizador o poder de incluir estes TXs transmitindo-os no L1.
2. A utilização da recursão de provas significa que o provador de cada bloco tem de verificar a prova anterior. Isto cria uma cadeia de confiança e garante que provas inválidas não podem ser incluídas no L1.

A equipa do Chainway também discute a utilização do BitVM para garantir que a verificação da prova e as transacções de entrada/saída são realizadas corretamente. A utilização do BitVM para verificar a transação de ponte reduz os pressupostos de confiança para o multisig de ponte para uma minoria honesta.

Botanix

A Botanix está a construir um EVM L2 para Bitcoin. Para melhorar o alinhamento com o Bitcoin, o Botanix L2 utiliza o Bitcoin como ativo PoS para obter consenso. Os validadores L2 recebem taxas das transacções executadas no L2. Além disso, o L2 armazena a raiz da árvore de Merkle de todas as transacções L2 no L1 utilizando inscrições. Isto proporciona uma segurança parcial para as transacções L2 porque os registos de transacções L2 não podem ser alterados, mas não garante o DA destas transacções.

O Botanix lida com a ponte a partir do L1 através de uma rede de sistema multisig descentralizado chamado Spiderchain. Os signatários do multisig são seleccionados aleatoriamente a partir de um conjunto de orquestradores. Os Orchestrators bloqueiam os fundos do utilizador no L1 e assinam um atestado para cunhar o número equivalente de BTC no L2. Os orquestradores têm de pagar uma caução para poderem desempenhar esta função. A caução de segurança pode ser cortada em caso de comportamento malicioso.

A Botanix já lançou uma rede de teste pública e o lançamento da rede principal está planeado para o primeiro semestre de 2024.

Rede Bison

A Bison adopta o estilo de rollup soberano para o seu Bitcoin L2. Bison implementa um rollup zk usando STARKs e usa Ordinals para armazenar os dados TX L2 e os ZKPs gerados para o L1. Como a Bitcoin não pode verificar estas provas no L1, a verificação é delegada aos utilizadores que verificam os ZKP nos seus dispositivos.

Para a ligação em ponte de BTC de/para o L2, Bison utiliza contratos de registo discreto (DLC). Os DLCs são protegidos pelo L1 mas dependem de um oráculo externo. Este oráculo lê o estado do L2 e passa a informação para o Bitcoin L1. Se este Oráculo estiver centralizado, o Oráculo pode gastar maliciosamente os activos bloqueados no L1. Por isso, é importante que a Bison acabe por passar para um oráculo DLC descentralizado.

Bison planeia suportar um zkVM baseado em rust. Atualmente, o Bison OS implementa uma série de contactos, por exemplo, o contrato Token, que podem ser provados utilizando o provador Bison.

Pilhas V2

Stacks é um dos primeiros projetos a focar na extensão da programabilidade do Bitcoin. O Stacks está a ser remodelado para se alinhar melhor com o Bitcoin L1. Esta discussão centra-se no próximo Stacks V2, que se espera que seja lançado na Mainnet em abril de 2024. O Stacks V2 implementa dois novos conceitos que estão a melhorar o alinhamento com o L1. O primeiro, Nakamoto Release, actualiza o consenso do Stacks para seguir os blocos e a finalidade do Bitcoin. A segunda é uma ponte BTC melhorada chamada sBTC.

Na versão de Nakamoto, os blocos em Stacks são extraídos por mineiros que comprometem um título em BTC no L1. Quando os mineiros Stacks criam um bloco, estes blocos são ancorados no Bitcoin L1 e recebem confirmações dos mineiros L1 PoW. Quando um bloco recebe 150 confirmações L1, este bloco é considerado final e não pode ser bifurcado sem bifurcar o Bitcoin L1. Nesta altura, o mineiro Stacks que extraiu esse bloco recebe uma recompensa em STX e o seu BTC bond é distribuído pelos Stackers da rede. Desta forma, todos os blocos Stacks com mais de 150 blocos (~ 1 dia de idade) dependem da segurança do Bitcoin L1. Para blocos mais recentes (< 150 confirmações), a cadeia de Stacks só pode bifurcar-se se 70% dos Stackers apoiarem a bifurcação.

A outra atualização do Stacks é o sBTC, que oferece uma forma mais segura de fazer a ponte entre o BTC e o Stacks. Para fazer a ponte entre os activos e as Stacks, os utilizadores depositam o seu BTC num endereço L1 controlado pelos L2 Stackers. Quando as transacções de depósito são confirmadas, o sBTC é cunhado no L2. Para garantir a segurança das BTC em ponte, os Stackers têm de bloquear um título em STX que excede o valor das BTC em ponte. Os empilhadores são também responsáveis pela execução dos pedidos de saída do L2. Os pedidos de peg out são transmitidos como transação L1. Após a confirmação, os stackers queimam sBTC no L2 e colaboram para assinar um tx L1 que liberta o BTC do utilizador no L1. Por este trabalho, os Stackers são recompensados com o título de mineiro referido anteriormente. Este mecanismo é designado por prova de transferência (PoX).

O Stacks alinha-se com o Bitcoin exigindo que muitas das transacções L2 importantes, por exemplo, títulos PoX de mineiros, txs de peg-out, sejam realizadas como L1. Este requisito melhora, de facto, o alinhamento e a segurança das BTC em ponte, mas pode levar a uma degradação da experiência do utilizador devido à volatilidade e às elevadas taxas da L1. Em geral, a conceção actualizada das pilhas resolveu muitos dos problemas da V1, mas subsistem alguns pontos fracos. Isto inclui a utilização de STX como ativo nativo no L2 e no L2 DA, ou seja, apenas um hash de transacções e código de contrato inteligente está disponível no L1

BOB

Bulid-on-Bitcoin (BOB) é um Ethereum L2 que tem como objetivo estar alinhado com o Bitcoin. O BOB funciona como um rollup otimista no Ethereum e utiliza um ambiente de execução EVM para implementar contratos inteligentes.

Inicialmente, a BOB aceita diferentes tipos de BTC em ponte (WBTC, TBTC V2), mas planeia adotar uma ponte bidirecional mais segura utilizando a BitVM no futuro.

Para se diferenciar de outros Ethereum L2 que também suportam WBTC e TBTC, a BOB está a criar funcionalidades que permitem aos utilizadores interagir diretamente com o Bitcoin L1 a partir da BOB. O BOB SDK fornece uma biblioteca de contratos inteligentes que permite aos utilizadores assinarem transacções no bitcoin L1. A execução destas transacções no L1 é monitorizada por um cliente bitcoin light. O cliente light adiciona hashes de blocos Bitcoin ao BOB para permitir uma verificação simples (SPV) de que as transacções submetidas foram executadas no L1 e incluídas num bloco. Outra caraterística é o zkVM separado que permite aos programadores escreverem aplicações rust para o Bitcoin L1. A prova da execução correcta pode ser verificada no rollup do BOB.

A conceção atual da BOB é melhor descrita como uma sidechain do que como uma Bitcoin L2. Isto deve-se principalmente ao facto de a segurança da BOB depender do Ethereum L1 e não da segurança da Bitcoin.

SatoshiVM

SatoshiVM é outro projeto que planeia lançar um zkEVM Bitcoin L2. O projeto surgiu subitamente com um lançamento da Testnet no início de janeiro. Os pormenores técnicos do projeto são escassos e não se sabe ao certo quem são os criadores por detrás do projeto. Os poucos documentos técnicos sobre o SatoshiVM afirmam o uso do Bitcoin L1 para DA, resistência à censura, apoiando a capacidade de transmitir transações no L1 e verificando os ZKPs L2 usando provas de fraude no estilo BitVM.

Dada a sua natureza anónima, há muita controvérsia em torno do projeto. Algumas investigações mostram que o projeto tem ligações à Bool Network, que é um projeto Bitcoin L2 mais antigo.

Oportunidades de arranque no paradigma do Bitcoin L2

O espaço para o Bitcoin L2s oferece várias oportunidades de arranque. Para além da oportunidade óbvia de construir o melhor L2 para a Bitcoin, existem várias outras oportunidades de arranque.

Camada DA de Bitcoin

Muitas das próximas L2 têm como objetivo aumentar o seu alinhamento com a L1. Uma forma de o fazer é utilizar o L1 para DA. No entanto, dadas as fortes restrições no tamanho dos blocos Bitcoin e o longo atraso entre os blocos L1, o L1 não será capaz de armazenar todas as transacções L2. Isto cria uma oportunidade para uma camada DA específica para bitcoin. As redes existentes, por exemplo, Celestia , podem expandir-se para preencher esta lacuna. No entanto, a criação de uma solução DA fora da cadeia que dependa da segurança da Bitcoin ou de garantias BTC melhora o alinhamento com o ecossistema Bitcoin.

Extração de MEV

Além de usar o Bitcoin L1 para DA, alguns L2s podem escolher delegar a ordenação de transações L2 para sequenciadores ligados ao BTC ou mesmo para os mineradores L1. Isto significa que qualquer extração de MEV será delegada a estas entidades. Dado que os mineiros de bitcoin não estão equipados para esta tarefa, existe uma oportunidade para uma empresa do tipo flashbot que se concentra na extração de MEV e no fluxo de ordens privadas para Bitcoin L2s. A extração de MEV está muitas vezes intimamente relacionada com a VM utilizada e, dado que não existe uma VM acordada para o Bitcoin L2, podem existir vários intervenientes nesse domínio. Cada uma delas centra-se num Bitcoin L2 diferente.

Ferramentas de rendimento do Bitcoin

Os Bitcoin L2s terão de utilizar garantias BTC para a seleção de validadores, segurança DA e outras funcionalidades. Isto cria oportunidades de rendimento para a detenção e utilização de Bitcoin. Atualmente, existem algumas ferramentas que oferecem essas oportunidades. Por exemplo, a Babylon permite que o BTC seja colocado em segurança noutras cadeias. À medida que o ecossistema Bitcoin L2 floresce, há uma grande oportunidade para uma plataforma que agrega oportunidades de rendimento nativas do BTC.

Em conclusão, a Bitcoin é a criptomoeda mais reconhecida, mais segura e mais líquida. À medida que o Bitcoin entra na fase de adoção institucional com o lançamento do ETF Bitcoin Spot, é mais importante do que nunca manter a natureza fundamental do BTC como um ativo sem permissões e resistente à censura. Isso só pode acontecer através da expansão do espaço de aplicação sem permissão em torno do Bitcoin. As L2 Bitcoin e o ecossistema de arranque que as apoia são ingredientes fundamentais para este objetivo. Na Alliance, procuramos apoiar os fundadores que estão a construir estas empresas em fase de arranque.

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